- 杨维鸽;杜碧月;
基于丹江流域土壤类型、数字高程模型(DEM)、土地利用、归一化植被指数(NDVI)以及2000—2018年14个气象站点的月降水量数据，利用ArcGIS软件对流域土壤侵蚀各因子及土壤侵蚀变化进行了分析。结果表明：(1)丹江流域降雨侵蚀力时空分布不均，东南地区降雨侵蚀力较强烈；(2)流域西北方向土壤可蚀性较强烈，中部地区比四周土壤可蚀性弱；(3)流域西北和正北地区坡度较大，土壤侵蚀程度较其他地区严重；(4)2000—2018年，丹江流域的植被覆盖度逐年增加，植被覆盖因子降低明显，流域植被对土壤侵蚀的保护作用逐渐加强；(5)丹江流域水土保持因子变化不明显，大部分地区水土保持效果良好；(6)丹江流域东北地区土壤侵蚀较强烈，与其坡长坡度因子呈较明显的正相关关系，其他地区土壤侵蚀程度受降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子影响较大。研究丹江流域土壤侵蚀的时空变化规律，可为该地区水土保持和生态环境治理工作提供理论依据。
2025年04期 v.37;No.176 1-8+25页 [查看摘要][在线阅读][下载 3579K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 司瑞;李新斌;康成鑫;赵子豪;王学毅;
矿区农田是重金属污染的高发区，研究矿区农田重金属在土壤-作物系统中迁移富集特征及其污染风险评估对保障食品安全和保护生态环境具有重要意义。以韩城市矿区周边农田为研究区，对土壤及花椒根、茎、叶和果实中的As、Ni、Cu、Cd、Cr、Pb、Zn、Hg含量进行测定，采用单因子指数、地累积指数、作物污染指数和转运系数等评估土壤和作物重金属污染风险，分析重金属在土壤-作物系统的富集迁移特征，并基于逐步回归和通径分析，揭示重金属对土壤污染的作用机制。结果表明：(1)花椒地土壤中Cd的地累积指数在1～2之间，属于中度污染，但花椒果实未受该重金属元素污染(作物污染指数均小于1);(2)花椒地土壤中Pb和Ni显著影响Cd污染，Pb直接促进Cd含量的增加(直接通径系数为0.812),同时又在Ni的抑制作用下Cd含量有所下降(间接通径系数为-0.424),Pb是影响Cd含量上升的关键元素；(3)八大重金属元素含量在土壤-根-茎-叶-果实中整体呈下降-下降-上升-下降的变化趋势。土壤与花椒果实中的As、Ni、Cd、Cr、Pb、Hg含量相关性不显著(P>0.05),即上述元素在土壤-花椒果实系统的迁移富集能力较弱。尽管研究区土壤存在一定程度的Cd污染，但由于Cd在土壤-花椒作物中的迁移富集能力较弱，因此花椒的果实品质安全健康。
2025年04期 v.37;No.176 9-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1922K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘海亭;朱有禄;吕小永;
基于矿山生态修复和重金属污染防治具有同根同源的特点，为深入研究重金属污染防治与生态修复协同增效目标，突出整治的协调统筹和系统性，提出“安全为先、源头减量、过程控制、末端治理、生态修复”的研究思路，采用有色金属采选废石场灾害治理、重金属固化阻隔、植被恢复及超富集植物吸附、拦渣坝垂直帷幕和生态拦截沟、淋滤水森美思纳米材料重金属污染吸附和湿地修复技术、陆生和水生植物三级耦合的入河重金属污染生态削减技术等成套技术，对有色金属矿山开展生态修复。结果表明，修复后土壤达到了安全使用标准；筛选出了优势修复植物种类，包括紫花苜蓿、黑麦草、益母草、连翘、黑心菊、红花酢浆草、高羊茅、黄花蒿、马鞭草、早熟禾、广布野豌豆、三叶鬼针草、艾草、一年蓬、狗牙根、小冠花共16种草本植物；湿地内水质达到了Ⅰ类地表水标准，经示范基地验证推广具有较好的示范效果。该技术有效实现了重金属污染物减排及矿区生态修复技术难题，使矿区展现出生机勃勃的生态面貌，为类似有色金属矿山重金属污染防治和生态修复协同治理提供了理论指导。
2025年04期 v.37;No.176 17-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 2344K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 马周;杨贵侠;袁胜洋;马杰;李思环;刘先峰;
基于层次分析法筛选新疆伊犁地区乡土护坡植物，以伊犁地区乡土护坡植物为研究对象，针对加入保水剂的伊犁黄土开展持水特性试验和护坡植物栽培试验，考虑保水剂用量、种子埋深等因素，结合长期干旱情况下植物覆盖度、根系长度变化规律，研究长期干旱条件下保水剂对伊犁黄土护坡植物长势的影响。结果表明：(1)伊犁黄土的失水分为3个阶段，其中Ⅱ阶段为主要失水阶段；伊犁黄土的最佳保水剂质量分数为0.1%。(2)种植的乡土护坡植物中，豆科植物发芽最快，能实现边坡的快速复绿，相较于选取的豆科植物而言，禾本科植物表现出更强的耐旱性，植物根系可在短时间内达到加固浅层土体的效果；从长期干旱情况下看，土壤中加入适宜含量的保水剂，使得植被在干旱情况下的枯死速度和枯死量显著降低，能有效改善植被在干旱条件下的长势。(3)植物初期密度与种子埋深成反比，但在长期干旱情况下，植物密度小能有效延长植物存活时间，长期干旱情况下最佳种子埋深为5～8 cm;随着温度升高、相对湿度降低，土壤水分流失巨大，将导致植物死亡。研究结果可为长期干旱情况下的我国西北地区交通基础设施的生态修复提供一定参考。
2025年04期 v.37;No.176 26-34+78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2619K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张露锋;娄国充;郭媛媛;董志杰;刘思佳;
为了研究北方太行山区干旱少雨地区公路路基边坡生态修复机理，以延崇高速公路赤城段路基边坡为研究对象，通过现场植被取样、室内CT扫描试验、Avizo软件分析及渗透模拟等手段对路基边坡不同坡位土壤孔隙进行了三维重构，分析了土壤孔隙结构特征、形态特征及其土壤渗透规律。研究结果表明：土壤孔隙等效直径以0.2～1 mm、1～2 mm、2～3 mm、3～4 mm为主，约占总孔隙的80%以上；坡顶土壤的孔隙数量、孔隙率和孔隙等效直径最大；坡位对土壤的孔隙结构有较大影响，坡顶土壤大于坡中土壤以及坡脚土壤，在3个坡位内，坡顶土壤和坡中土壤具有更高的分形维数和形状因子，坡脚土壤具有较低的迂曲度，流速更快，而坡中土壤孔喉密度较大，配位数较多，渗透特性更好。本文旨在找到土壤孔隙与边坡生态修复机理之间的联系，研究不同坡位生态修复合理的技术路线，进一步为土壤水分运移和水土保持研究提供理论依据。进行典型路基边坡生态修复设计，对高速公路边坡沿线自然环境融合协调具有理论指导意义。
2025年04期 v.37;No.176 35-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 4343K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 张恩丞;王良璧;王璐;
研究制动盘干摩擦行为，采用小模型短时间概念以介观视角充分考虑粗糙表面形貌对摩擦副空间内能量转化的影响，采用ABAQUS/Explicit模块进行二次开发构建VUMAT子程序，建立高速干摩擦过程的机械-热转化模型，从能量转换的角度分析了摩擦热的产生机理。以此为基础，得到了摩擦界面接触应力、温度的分布情况，并分析了不同载荷和转动速度对粗糙表面微凸体材料弹塑性变形功及其热耗散的影响。结果表明：摩擦表面Mises等效应力极大值会绕微凸体呈“环”状分布，温度极大值位于最高微凸体中心区域内；单位体积塑性功耗散率在低转速高载荷工况下数值更高，而单位体积热弹性变形能功率在低载荷低转速时表现为材料受压放热，在高载荷高转速时表现为材料吸热膨胀。
2025年04期 v.37;No.176 62-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 2413K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 赵嫚;易德;张续;吴东宸;刘锦鹏;丁雪兴;
为了提高隔膜压缩机液压活塞的密封性能，优化液压活塞的长度，基于笛卡尔心形线方程，提出一种迷宫密封腔型的液压活塞结构。通过仿真软件Fluent分析其压降性能，并将结果与采用正方形槽腔的液压活塞结构进行对比分析。研究结果表明：压比大小与迷宫密封的槽腔形状和槽腔数量有关。槽腔径向深度和轴向长度相同时，笛卡尔槽腔的压比比正方形槽腔大15.4%～26.1%;槽腔数量相同时，笛卡尔槽腔的压比比正方形槽腔高5.2%～22.9%;活塞长度相同时，笛卡尔槽腔的槽腔损失系数比正方形槽腔高34.9%～54.1%。这表明当两种液压活塞采用相同活塞长度时，笛卡尔槽腔的压力降低幅度比正方形槽腔大26.3%,采用笛卡尔槽腔的液压活塞相较于采用正方形槽腔的液压活塞，其长度可减少20%,这一发现对于优化整机长度具有重要参考价值。
2025年04期 v.37;No.176 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1679K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张伟政;黄文彬;贾金光;余列信;杜昆明;
工程构件在复合型裂纹作用下常发生疲劳断裂等问题。因此，为研究复合型疲劳裂纹的扩展特征并完善相关理论体系，基于试验分析和有限元法探究了载荷比R=-1时Ⅰ-Ⅱ/Ⅰ-Ⅲ复合型疲劳裂纹的扩展路径，揭示了其裂尖Mises应力、裂纹面张开位移的演变规律。结果表明：Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹随着Ⅱ型剪切分量增大，裂尖受到剪切力与张开力耦合作用，裂纹扩展路径偏离预制裂纹方向，其开裂角逐渐增大，但裂纹扩展路径在同一平面内。Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹因Ⅲ型撕扭分量的作用，裂纹扩展方向不仅在预制裂纹方向发生偏折，同时在厚度方向上发生偏折，其扩展路径呈现为空间曲线。在拉压交变载荷作用下，Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹Mises应力分布随着Ⅱ型分量的增大逐渐由对称形状转变为非对称的形状；而Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹Mises应力均呈对称的“蝴蝶”状分布，但Ⅲ型分量越高，Mises应力在拉载峰值与压载峰值处的差异越大。裂纹面张开位移随Ⅱ(Ⅲ)型分量的增大而增大，说明对于Ⅱ(Ⅲ)型主导的裂纹，由于其裂纹接触分量较低，裂纹闭合效应的影响较小，因此随着Ⅱ(Ⅲ)型分量增大，裂纹面张开越明显。
2025年04期 v.37;No.176 79-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 3310K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 吴江波;董浩楠;苗森春;申正精;杜小泽;
离心压缩机是超临界二氧化碳(SCO_2)布雷顿循环中的关键设备。扩压器作为离心压缩机的关键部件，常用的类型包括无叶扩压器和叶片扩压器，其中无叶扩压器流动损失大；叶片扩压器在变工况时易发生喉部堵塞与喘振。半高叶片扩压器可以结合两者优点，提高整机性能和稳定性。为了兼顾离心压缩机高压比的特性和稳定工作裕度，以带楔形扩压器的SCO_2离心压缩机为研究对象，提出6种不同叶片高度扩压器设计方案，并进行稳态数值模拟，详细讨论扩压器叶片高度变化对整机气动性能以及工作裕度的影响。结果表明，半高扩压器可以拓宽整机的工作裕度，且在大流量工况下，叶片高度为0.9b_3的半高扩压器能够在保持压比的同时获得更高的等熵效率。此外，该设计方案的加工成本较低，制造难度较小，易于在实际工程中实现，具有在未来SCO_2布雷顿循环中得到广泛应用的潜力。
2025年04期 v.37;No.176 86-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1581K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 赵汉卿;刘松;侯博;王良璧;
螺旋板式换热器体积庞大，内部流场结构复杂，为了找到能代表螺旋板式换热器流动与传热特性的小区域，运用FLUENT软件对螺旋光滑通道进行数值模拟，分析不同横向板宽及不同雷诺数条件下螺旋光滑通道流动与换热的变化规律，并与实际模型进行对比，最终得到可以替代实际尺寸的横向板宽b=60 mm的小区域计算模型(实际板宽是200 mm),在雷诺数Re较高时，可以通过横向板宽b=60 mm的小区域物理模型获得整体区域模型的流动与传热特性。用小区域计算方法发现：Re低于200时，螺旋光滑通道内没有涡产生，而Re高于200时，螺旋光滑通道内涡产生的位置及自身的发展过程随Re的增大逐渐趋于稳定，且外螺旋面的努塞尔数要高于内螺旋面；随着通道长度的增加，传热系数和努塞尔数均有减小；相同Re时，更大的横向板宽也会出现更多对涡，且随着横向板宽的增大，螺旋光滑通道内涡到达稳定阶段需要更长的通道距离。
2025年04期 v.37;No.176 92-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 2528K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王艺博;王良璧;王璐;
高速列车一般采用通风式制动盘来强化传热，现阶段对于通风式制动盘对流换热特性的研究模型大多忽略了各表面与空气之间对流换热的显著差异，无法精确得到通风式制动盘通道内部的换热特性。针对现有研究采用的方法模型与实际不符的现状，通过商业软件Fluent,采用动网格法对减速滚动通风式制动盘表面对流换热系数进行数值模拟计算。研究结果表明：在实际制动过程中，制动盘内部通道和车轮附近都出现了明显的气流漩涡，内部通道中对流换热系数相对较大的位置出现在上迎风区域，而对流换热系数相对较小的位置出现在背风区域。内部通道各区域对流换热系数沿轴向的变化趋势大致相同，即沿轴向先平缓增大到一定程度后开始减小。
2025年04期 v.37;No.176 101-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1800K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 马福兴;马鹏;马志洪;吕君山;
为保障青海省班玛县赛来塘镇生产生活用水需要，以赛来塘镇北侧18 km玛柯河谷及支沟为后备水源地，通过现场调查、钻孔勘探、抽水试验、室内试验等开展其水文地质条件分析及地下水资源评价。结果表明：该水源地为傍河型浅薄含水层地下水水源地，地下水类型主要是基岩裂隙水和松散岩类孔隙水，松散岩类孔隙潜水在研究区内蕴含量巨大，是后续利用水的主要来源；经调查，含水层厚度2.52～19.87 m,单井计算涌水量3 162.63～18 652.81 m~3/d,且通过开采性抽水试验，得出最大出水量达到7 634.21 m~3/d, 3个抽水井最大降深为1.000～2.842 m,储存量为258.98×10~4 m~3,5 000 m~3/d的开采设计量仅占天然资源量的13.2%,因此，能够满足开采量设计需求。同时，后备水源地的地下水矿化度小于0.5 g/L,水化学类型以HCO_3-Ga型为主，且地下水综合指标评价为Ⅱ类地下水，属锅垢很多、软沉淀、非腐蚀性、不起泡的锅炉水，水质优良，满足各类用水要求，为后续水源地的开发利用提供了依据。
2025年04期 v.37;No.176 108-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1879K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 秦凯;党卫红;赵治海;庞旭卿;李彦宏;
为合理实现悬挂式止水基坑的降水设计，并掌握其由降水引发的变形特征，首先，以此类基坑地质条件为基础，开展基坑降水设计；其次，结合基坑施工变形监测成果，通过数据统计评价了基坑降水引发的变形现状特征，再利用人工水母搜索法和门控循环单元神经网络构建了变形预测模型，通过变形预测结果分析基坑降水引发的变形发展特征。分析结果表明：当设计50眼降水井和16眼观测井时，能有效满足基坑排水要求，且三级降水方案能有效避免基坑施工对周边土体的扰动；在基坑降水引发的变形特征分析方面，地表沉降累计变形值变化范围为16.31～33.28 mm,水平位移累计变形值变化范围为16.64～27.63 mm,且变形预测结果显示基坑变形虽会继续增加，但收敛趋势显著，预测值均在变形限值范围内，验证了降水设计的合理性，为类似工程积累了经验。
2025年04期 v.37;No.176 117-123+152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1354K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]